JP5361475B2 - In-vehicle power supply securing control device for electric vehicles - Google Patents

In-vehicle power supply securing control device for electric vehicles Download PDF

Info

Publication number
JP5361475B2
JP5361475B2 JP2009064488A JP2009064488A JP5361475B2 JP 5361475 B2 JP5361475 B2 JP 5361475B2 JP 2009064488 A JP2009064488 A JP 2009064488A JP 2009064488 A JP2009064488 A JP 2009064488A JP 5361475 B2 JP5361475 B2 JP 5361475B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
power
power supply
inverter
vehicle
regenerative
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2009064488A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2010220399A (en
Inventor
伸一 戸田
洋介 中沢
育雄 安岡
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP2009064488A priority Critical patent/JP5361475B2/en
Publication of JP2010220399A publication Critical patent/JP2010220399A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5361475B2 publication Critical patent/JP5361475B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/72Electric energy management in electromobility

Landscapes

  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Description

この発明は、無電源区間を有する交流架線を電源にして運転される電気車の車両内電源確保のための制御装置に関し、特に車内照明器具などに電力供給する補助電源を備えた電気車の車両内電源確保制御装置に関する。   The present invention relates to a control device for securing an in-vehicle power source of an electric vehicle operated with an AC overhead line having a non-power source section as a power source, and more particularly, an electric vehicle vehicle having an auxiliary power source for supplying electric power to an in-vehicle lighting device or the like. The present invention relates to an internal power supply securing control device.

例えば特許文献1に開示されているように、交流架線を電源とする電気車では、交流架線からの交流電力を直流電力に変換するコンバータを備え、このコンバータからの直流電力をインバータにより交流に変換して誘導電動機である主電動機を駆動し車両を走行させる構成になっている。この構成において、コンバータは、これを構成しているスイッチング素子のゲート制御により直流出力電圧の制御が可能になっており、また、インバータはこれを構成しているスイッチング素子のゲート制御により出力交流電圧の値及び周波数を制御できるようになっている。   For example, as disclosed in Patent Document 1, an electric vehicle using an AC overhead wire as a power source includes a converter that converts AC power from the AC overhead wire into DC power, and the DC power from this converter is converted into AC by an inverter. Thus, the vehicle is driven by driving the main motor which is an induction motor. In this configuration, the converter can control the DC output voltage by the gate control of the switching element constituting the converter, and the inverter can output the AC voltage by the gate control of the switching element constituting the converter. The value and frequency can be controlled.

また、交流架線が変電所ごとに独立して給電されることから、異なる変電所間で交流架線に無電源区間が存在する。この区間は、長くても100m、その車両の1点の通過時間は2〜3秒である。車両がこの無電源区間を通過する間、交流架線からコンバータへの電力の供給が断たれ主電動機に電力が供給されず惰行運転になると共に、補助電源も停電状態になる。補助電源は、車両内照明器具、操作用などのための圧縮空気だめに圧縮空気を供給するコンプレッサ、空調機器などの補助機器に電力を供給するための車両内電源をなしており、この補助電源が停電状態になると車両に搭載された照明器具などの補助機器への電力供給が断たれる。無電源区間で補助機器への電力供給の中断を避けるために、従来は大容量コンデンサを車両に搭載し、常時コンバータから充電を受けて蓄電しておき、無電源区間の走行中はその放電電力を補助電源に供給し補助機器への給電を維持するようにしていた。   In addition, since the AC overhead line is independently fed to each substation, there is a non-power source section in the AC overhead line between different substations. This section is at most 100 m, and the passing time of one point of the vehicle is 2 to 3 seconds. While the vehicle passes through this non-power supply section, the supply of power from the AC overhead line to the converter is cut off, power is not supplied to the main motor and coasting operation is performed, and the auxiliary power supply is also in a power failure state. The auxiliary power supply is an in-vehicle power supply for supplying power to auxiliary equipment such as lighting equipment in the vehicle, a compressor that supplies compressed air for compressed air for operation, and air conditioning equipment. When a power failure occurs, power supply to auxiliary equipment such as lighting equipment mounted on the vehicle is cut off. In order to avoid interruption of power supply to auxiliary equipment in the non-power supply section, conventionally, a large-capacitance capacitor is mounted on the vehicle, charged by the converter at all times and stored, and the discharge power during running in the non-power supply section Was supplied to the auxiliary power supply to maintain the power supply to the auxiliary equipment.

特開平8−79901号公報JP-A-8-79901

しかしながら、列車の編成車両数を考慮すると車両に搭載する照明器具、コンプレッサなど補助機器が膨大な数にのぼり、その消費電力もかなりのものになる。必然的に大容量コンデンサの個数も多くなってしまう実情にある。省資源が最も重要な課題となっている社会情勢の下、この大容量コンデンサを多数搭載しなければならないことはこれに逆行し、これを避ける方策が要望されていた。   However, considering the number of trains in the train, the number of auxiliary devices such as lighting fixtures and compressors mounted on the vehicle increases, and the power consumption is considerable. Inevitably, the number of large capacitors increases. In the social situation where resource saving is the most important issue, the necessity to mount a large number of large-capacitance capacitors goes against this, and a measure to avoid this has been demanded.

この発明は、車両が交流架線の無電源区間を通過する間の補助電源への電力供給維持をコンデンサを利用することなく可能ならしめ、もって省資源を実現できる電気車の車両内電源確保制御装置を提供することを目的とする。   The present invention makes it possible to maintain power supply to an auxiliary power source without using a capacitor while the vehicle passes through a non-power supply section of an AC overhead line, and thus can conserve resources, so that an in-vehicle power source securing control device for an electric vehicle can be realized. The purpose is to provide.

この発明の電気車の車両内電源確保制御装置は、交流架線からの交流電力を直流電力に変換するコンバータと、このコンバータの出力側に入力側が接続されその直流電力を交流電力に変換する電圧及び周波数制御可能なインバータと、このインバータからの交流電力を受けて車両を牽引する主電動機と、車両に搭載された補助機器に電力を供給するために前記インバータの入力側に接続された補助電源と、車両が交流架線の無電源区間を検出する無電源区間検出装置と、車両が交流架線の無電源区間を走行中前記インバータを通じて回生電力を前記補助電源の入力電力とするために前記無電源区間検出装置による無電源区間の判定に基づき前記コンバータの運転を停止すること及び前記インバータを回生運転モードに切り換えることを実行する運転モード制御装置とからなる。ここで、コンバータは直流電圧制御機能の有無は問われない。インバータは、主電動機の回生電力を入力側に伝達できる構成であれば電圧形或いは電流形の何れの構成でもよい。無電源区間検出装置による車両の無電源区間への進入及び通過終了の検出は、実際の進入及び通過終了ばかりでなく進入及び通過終了と扱い得る検出をも含む概念である。コンバータやインバータにより変換される交流電力、及び直流電力という用語は、交流電圧または電流の一方、及び直流電圧または電流の一方のみの場合も含む概念である。   An in-vehicle power supply securing control device for an electric vehicle according to the present invention includes a converter that converts AC power from an AC overhead wire to DC power, a voltage that is connected to the output side of the converter and converts the DC power to AC power, and An inverter capable of frequency control, a main motor that pulls the vehicle by receiving AC power from the inverter, and an auxiliary power source connected to the input side of the inverter to supply power to auxiliary equipment mounted on the vehicle; A non-power source section detecting device for detecting a non-power source section of an AC overhead wire, and the non-power source section for making the regenerative power as input power of the auxiliary power source through the inverter while the vehicle is traveling in the non-power source section of the AC overhead wire The operation of the converter is stopped and the inverter is switched to the regenerative operation mode based on the determination of the non-power supply section by the detection device. Consisting of the operation mode control unit. Here, the converter may or may not have a DC voltage control function. The inverter may be either voltage-type or current-type as long as it can transmit the regenerative power of the main motor to the input side. The detection of the entry of the vehicle into the non-power supply section and the end of the passage by the non-power supply section detection device is a concept including not only the actual entry and the end of the passage but also detection that can be treated as the entry and the end of the passage. The terms AC power and DC power converted by a converter or an inverter are concepts that include one of AC voltage or current and only one of DC voltage or current.

この発明によれば、車両が交流架線の無電源区間を走行する間、インバータを回生モードで運転し、主電動機の回生電力をインバータの入力側から補助電源に供給するので、大容量コンデンサを使用することなく車両に搭載された照明器具やコンプレッサなどの補助機器に電力の供給を維持することできる。   According to the present invention, the inverter is operated in the regenerative mode while the vehicle is traveling in the non-power supply section of the AC overhead wire, and the regenerative power of the main motor is supplied to the auxiliary power source from the input side of the inverter, so a large-capacitance capacitor is used. Thus, it is possible to maintain power supply to auxiliary equipment such as lighting fixtures and compressors mounted on the vehicle without having to do so.

この発明の第1実施例を示すもので、無電源区間の車両走行中におけるコンバータ及びインバータの制御を示すフローチャート。The 1st Example of this invention, and the flowchart which shows control of the converter and the inverter during the vehicle driving | running | working of a non-power-supply area. 第1実施例における電気車走行路線の構成説明図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The structure explanatory drawing of the electric vehicle travel route in 1st Example. 第1実施例における主電動機及び補助機器に交流架線電力を供給する構成を示すブロック図。The block diagram which shows the structure which supplies alternating current overhead line electric power to the main motor and auxiliary equipment in 1st Example. 第1実施例における制御指令の流れを示すブロック図。The block diagram which shows the flow of the control command in 1st Example. 第1実施例に関し、惰行中に無電源区間に進入した場合の各部の動作を示すタイムチャート。The time chart which shows operation | movement of each part at the time of approaching a non-power-supply area during coasting regarding 1st Example. 第1実施例に関し、力行中に無電源区間に進入した場合の各部の動作を示すタイムチャート。The time chart which shows operation | movement of each part at the time of approaching a non-power-supply area during power running regarding 1st Example. 第1実施例に関し、回生ブレーキ中に無電源区間に進入した場合の各部の動作を示すタイムチャート。The time chart which shows operation | movement of each part at the time of approaching a non-power-supply area during regenerative braking regarding 1st Example. 第2実施例を示す図3相当図。FIG. 3 is a view corresponding to FIG. 3 showing a second embodiment.

この発明の第1実施例について図1ないし図7を参照しながら説明する。図2に示すように、列車を編成する車両1はパンダグラフなどの集電器2を交流架線3に摺動或いは転がり接触させながら走行する。交流架線3は、その途中を相互に分断した無電源区間4が存在し、その両側で異なる変電所5及び6に接続され、交流架線電圧Vaに維持されている。この無電源区間4を検出する無電源区間検出装置7を構成する始端用非検出子P1及び終端用非検出子P2を軌道に沿う地上に無電源区間4の始端側及び終端側に夫々配置する。この実施例では始端より進行方向少し手前と終端より少し後方に配置している。これによって車両の特定位置例えば集電器3が無電源区間4に進入する直前から通過終了までの間の無電源区間検出信号が得られる。   A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 2, a vehicle 1 that forms a train travels while a current collector 2 such as a panda graph slides or rolls on an AC overhead wire 3. The AC overhead line 3 has a non-power supply section 4 that is divided in the middle, and is connected to different substations 5 and 6 on both sides thereof, and is maintained at the AC overhead line voltage Va. The start non-detector P1 and the end non-detector P2 constituting the non-power-supply section detecting device 7 that detects the non-power-supply section 4 are arranged on the ground side along the orbit on the start end side and the end side of the non-power supply section 4, respectively. . In this embodiment, they are arranged slightly before the end in the direction of travel and slightly behind the end. As a result, a no power source section detection signal is obtained from a specific position of the vehicle, for example, immediately before the current collector 3 enters the no power source section 4 until the end of passing.

列車に搭載の電源装置は、図3に示すように、主変圧器8の一次巻線に集電器2及び高速度遮断器9aを介して交流架線3から交流電力を受け、その二次巻線電圧を接触器9bを介してコンバータ10の入力側に印加する構成になっている。このコンバータ10は、交流電力を直流電力に変換するようにスイッチング素子により構成し、その直流出力ライン11に接続されたフィルタ用コンデンサ12の両端にスイッチング素子のゲート制御により可変直流電圧(以下、必要に応じてFC電圧という)を出力するようになっている。この直流出力ライン11にスイッチング素子を3相ブリッジ接続してなるインバータ13の入力側を接続しており、このインバータ13の出力側に車両1を牽引するための三相誘導電動機である複数の主電動機14を接続している。この構成により前記FC電圧はインバータ13の入力側直流電圧でもあり、後述から理解されるように車両1が無電源区間4を走行している間はインバータ13の回生モード運転によって維持される。   As shown in FIG. 3, the power supply device mounted on the train receives AC power from the AC overhead line 3 via the current collector 2 and the high-speed circuit breaker 9a in the primary winding of the main transformer 8, and the secondary winding The voltage is applied to the input side of the converter 10 via the contactor 9b. This converter 10 is constituted by a switching element so as to convert alternating current power into direct current power, and a variable direct current voltage (hereinafter referred to as necessary) is controlled by gate control of the switching element at both ends of a filter capacitor 12 connected to the direct current output line 11. (Referred to as FC voltage). The DC output line 11 is connected to the input side of an inverter 13 in which switching elements are connected in a three-phase bridge, and a plurality of main phases that are three-phase induction motors for pulling the vehicle 1 to the output side of the inverter 13 are connected. An electric motor 14 is connected. With this configuration, the FC voltage is also the DC voltage on the input side of the inverter 13 and is maintained by the regenerative mode operation of the inverter 13 while the vehicle 1 is traveling in the non-power supply section 4 as will be understood later.

このインバータ13は、コンバータ10からの直流電力を三相交流電力に変換するもので、その交流出力である三相交流電圧は、そのスイッチング素子のゲート制御により電圧及び周波数を可変できるようになっており、これにより主電動機14のトルク及び回転速度を制御できるようになっている。前記コンバータ10の出力側すなわち前記インバータ13の入力側である直流出力ライン11に補助電源15の入力側である直流入力端子を接続している。この補助電源15は、コンバータ10からFC電圧を受けてこれを三相交流電圧に変換し、変圧器16を通じて車両に搭載された照明器具やコンプレッサなどの補助機器17に電力を供給するようになっている。詳細な図示は省略しているが、車両1には、地上に設けられた前記非検出子P1及びP2を検出する検出用車上子を無電源区間検出装置7の一部として備えている。また、図3に示す19は、軌道に電気的に接触して走行する車両1の車輪である。   This inverter 13 converts the DC power from the converter 10 into three-phase AC power, and the three-phase AC voltage that is the AC output can be varied in voltage and frequency by gate control of the switching element. Thus, the torque and rotation speed of the main motor 14 can be controlled. A DC input terminal which is the input side of the auxiliary power supply 15 is connected to the DC output line 11 which is the output side of the converter 10, that is, the input side of the inverter 13. The auxiliary power supply 15 receives the FC voltage from the converter 10 and converts it into a three-phase AC voltage, and supplies power to the auxiliary equipment 17 such as a lighting fixture or a compressor mounted on the vehicle through the transformer 16. ing. Although not shown in detail, the vehicle 1 is provided with a detection vehicle upper part for detecting the non-detectors P1 and P2 provided on the ground as a part of the non-power source section detector 7. Moreover, 19 shown in FIG. 3 is a wheel of the vehicle 1 which travels in electrical contact with the track.

この実施例で車両の無電源区間4への進入とは、集電器2の進入直前または直後を含み、通過とは通過終了直前または直後を含む概念である。よって、非検出子P1とP2の間と無電源区間4とが制御可能に対応する関係にあればよく、幾何学的に一致することを要するものでない。また、回生トルク制御はブレーキトルク制御の一種であるが、この実施例では回生電力を補助電源15に供給する制御では「回生トルク制御」の用語を用い、純粋にブレーキ制御を目的とする回生トルク制御では「ブレーキトルク制御」の用語を使用する。   In this embodiment, the entry of the vehicle into the non-power supply section 4 includes the just before or immediately after the entry of the current collector 2, and the passing is the concept including immediately before or after the end of the passage. Therefore, the relationship between the non-detectors P1 and P2 and the non-power supply section 4 need only be in a controllable relationship and does not require geometrical matching. The regenerative torque control is a type of brake torque control. In this embodiment, the regenerative power is supplied to the auxiliary power supply 15 and the term “regenerative torque control” is used in the control to supply the regenerative power. In the control, the term “brake torque control” is used.

この車両内電源確保制御装置には運転モード制御装置18を備え、図1にフローチャーで示されたような制御を行う構成になっている。以下、これについて図1を参照しながら説明する。車両1が走行中に無電源区間4に進入したことを無電源区間検出装置7が検出すると、このときのインバータ13の制御モードを確認し、その制御モードが力行中であればこのインバータ13を力行モードから回生モードに切り換え、惰行中であればインバータ13を回生モードで起動し、回生中であればそのモードを維持する(ステップS1〜S5)。その後、コンバータ10の運転をそのゲートオフにより停止し(スイッチング素子がオフ状態)、必要に応じて高速度遮断器9aも開路し、後述のような回生電力が主変圧器8を介して交流架線3側に帰還するのを阻止する(ステップS6〜S7)。車両が無電源区間4の走行中はインバータ13が回生モードで制御されるので主電動機14からの回生電力がインバータ13の入力側である前記コンバータ10の直流出力ライン11にFC電圧を生ずるように帰還され、その帰還電力すなわち回生電力が補助電源15の入力電力となるので、照明器具などの補助機器17に中断することなく電力の供給が維持される。車両の無電源区間走行中は、インバータ13のゲートをFC電圧を無電源区間以外の走行時である定常時の所定値に保持するように制御する。この制御は、インバータ13による主電動機14の回生トルク制御として行われる(ステップS8)。   This in-vehicle power supply securing control device is provided with an operation mode control device 18 and is configured to perform control as shown by the flow chart in FIG. This will be described below with reference to FIG. When the no power source section detecting device 7 detects that the vehicle 1 has entered the no power source section 4 while traveling, the control mode of the inverter 13 at this time is confirmed, and if the control mode is power running, the inverter 13 is turned on. Switching from the power running mode to the regenerative mode, the inverter 13 is activated in the regenerative mode if coasting, and the mode is maintained if regenerating (steps S1 to S5). Thereafter, the operation of the converter 10 is stopped by turning off the gate (the switching element is in an OFF state), and the high-speed circuit breaker 9a is opened as necessary, and regenerative power as described below is supplied to the AC overhead wire 3 via the main transformer 8. To return to the side (steps S6 to S7). Since the inverter 13 is controlled in the regenerative mode while the vehicle is traveling in the non-power source section 4, the regenerative power from the main motor 14 generates an FC voltage in the DC output line 11 of the converter 10 on the input side of the inverter 13. Since the feedback power, that is, the regenerative power becomes the input power of the auxiliary power supply 15, the supply of power is maintained without interruption to the auxiliary equipment 17 such as a lighting fixture. While the vehicle is traveling in the non-power source section, the gate of the inverter 13 is controlled so as to maintain the FC voltage at a predetermined value in a steady state during travel outside the non-power source section. This control is performed as regenerative torque control of the main motor 14 by the inverter 13 (step S8).

車両1が無電源区間4を通過し終えたことを無電源区間検出装置7が検出すると、高速度遮断器9aが閉路され、交流架線3から主変圧器8への給電が回復される(ステップS9〜S10)。この回復後の制御は、車両の無電源区間4への進入が検出された時点(ステップS1、S2)でのインバータ13の制御状態が力行モード中か、惰行モード中か、または回生モード中かに応じて次のようになされる。   When the no power source section detecting device 7 detects that the vehicle 1 has passed through the no power source section 4, the high-speed circuit breaker 9a is closed, and the power supply from the AC overhead line 3 to the main transformer 8 is recovered (step). S9-S10). The control after the recovery is whether the control state of the inverter 13 at the time when the entry of the vehicle into the non-power supply section 4 is detected (steps S1 and S2) is in the power running mode, the coasting mode, or the regeneration mode. According to the following, it is made as follows.

力行モード中の場合は、コンバータ10を起動し、このコンバータ10によりFC電圧を所定値に維持する制御を開始し、インバータ13を回生モードから力行モードに切替えて力行トルクとしての主電動機トルクを制御する(ステップS11〜S14)。惰行モード中の場合は、コンバータ10を起動し、インバータ13を回生モードから停止に切替えて惰行運転を再開する(ステップS15〜S16)。また、回生モード中の場合は、コンバータ10を起動し、このコンバータ10によりFC電圧を所定値に維持する制御を開始し、インバータ13により主電動機14のブレーキトルク制御を再開する(ステップS17〜S19)。このブレーキトルク制御による回生電力は主変圧器8及び高速度遮断器9aを介して交流架線3に帰還される。   In the power running mode, the converter 10 is started, and control for maintaining the FC voltage at a predetermined value is started by the converter 10, and the inverter 13 is switched from the regenerative mode to the power running mode to control the main motor torque as the power running torque. (Steps S11 to S14). In the coasting mode, the converter 10 is started, the inverter 13 is switched from the regeneration mode to the stop, and the coasting operation is resumed (steps S15 to S16). When the regeneration mode is in effect, the converter 10 is started, control for maintaining the FC voltage at a predetermined value is started by the converter 10, and brake torque control of the main motor 14 is resumed by the inverter 13 (steps S17 to S19). ). The regenerative power by this brake torque control is fed back to the AC overhead line 3 via the main transformer 8 and the high-speed circuit breaker 9a.

次に運転モード制御装置18の上記のような動作に係わる制御指令の流れについて機能的ブロック図である図4及び図5のタイムチャートを参照しながら説明する。なお、図4に図1で述べたステップ記号を併記し、制御指令とステップとの関係を図示した。図4において、非検出子P1、P2と共に無電源区間検出装置7を構成するRSフリップフロップ20は、車両が無電源区間4を通過している間、始端用非検出子P1の検出信号Sg1、終端用非検出子P2の検出信号Sg2に基づきHレベルの無電源区間通過信号Sg3を出力し、トルク指令切換手段21をL側からH側に切換えた状態にしている。力行・ブレーキ切換手段22は、力行・ブレーキ指令手段23が力行指令Hを出力したときH側に切換えられ、ブレーキ指令Lを出力したときL側に切換えられる。   Next, the flow of a control command related to the above operation of the operation mode control device 18 will be described with reference to time charts of FIGS. 4 and 5 which are functional block diagrams. In FIG. 4, the step symbols described in FIG. 1 are shown together to illustrate the relationship between the control command and the step. In FIG. 4, the RS flip-flop 20 that constitutes the non-power supply section detection device 7 together with the non-detectors P1 and P2 is configured to detect the detection signal Sg1 of the start non-detector P1 while the vehicle passes through the non-power supply section 4. Based on the detection signal Sg2 of the non-detector P2 for termination, an H level no power source section passing signal Sg3 is output, and the torque command switching means 21 is switched from the L side to the H side. The power running / brake switching means 22 is switched to the H side when the power running / brake command means 23 outputs the power running command H, and is switched to the L side when the brake command L is output.

これにより、無電源区間4以外の走行中、すなわちトルク指令切換手段21がL側にある間は、力行・ブレーキ指令手段22が力行状態であるH側にあるときは主電動機トルク制御部24によって主電動機14の力行トルク制御が行われ、ブレーキ指令状態であるL側にあるときは主電動機14のブレーキトルク制御が行われる。この場合の力行トルク制御指令値Tnは力行トルク指令発生部25から力行ノッチ位置に応じた値で与えられ、ブレーキ制御指令値B0はブレーキトルク指令発生部26からブレーキノッチ位置に応じた値で与えられる。ここで、前記主電動機トルク制御部24は、前記インバータ13のゲート制御回路を主たる構成要素としてなりたっている。   As a result, during traveling other than the non-power source section 4, that is, while the torque command switching means 21 is on the L side, the main motor torque control unit 24 operates when the power running / brake command means 22 is on the H side in the power running state. Power running torque control of the main motor 14 is performed, and when the brake command state is on the L side, brake torque control of the main motor 14 is performed. In this case, the power running torque control command value Tn is given by the power running torque command generator 25 as a value corresponding to the power running notch position, and the brake control command value B0 is given as a value according to the brake notch position from the brake torque command generator 26. It is done. Here, the main motor torque control unit 24 has a gate control circuit of the inverter 13 as a main component.

これに対して、トルク指令切換手段21がH側に、すなわちFC電圧維持回生トルク指令ライン28に切換えられた無電源区間走行中は次のような制御指令になる。走行状態切換手段27は、無電源区間4に進入する際の状態が回生ブレーキ中であれば、そのブレーキ中状態信号Sg4がHレベルになってH側に切換えられ、そうではない状態すなわち力行または惰行運転中であればL側に切換えられる。無電源区間4の走行中、電源確保用回生トルク演算部29は補助電源15の出力電力最大値Pmを主電動機14の現在の回転速度nで除算する演算によって回生トルク指令値T0を出力し、演算部30がこの回生トルク指令値T0に所定のブレーキトルク制限係数α(0≦α≦1)を乗じて制御用回生トルク指令値T1を出力する。   On the other hand, when the torque command switching means 21 is switched to the H side, that is, in the non-power-supply section traveled to the FC voltage maintaining regenerative torque command line 28, the following control command is issued. If the state at the time of entering the non-power source section 4 is during regenerative braking, the traveling state switching means 27 is switched to the H side when the braking state signal Sg4 becomes H level, If the coasting operation is in progress, it is switched to the L side. During traveling in the non-power supply section 4, the regenerative torque calculating unit 29 for securing the power supply outputs a regenerative torque command value T0 by a calculation that divides the maximum output power value Pm of the auxiliary power supply 15 by the current rotational speed n of the main motor 14, The arithmetic unit 30 multiplies the regenerative torque command value T0 by a predetermined brake torque limit coefficient α (0 ≦ α ≦ 1) and outputs a control regenerative torque command value T1.

この制御用回生トルク指令値T1は、走行状態切換え手段27がL側である力行または惰行を示しているときはこれを通じてFC電圧維持回生トルク指令ライン28に伝達され、主電動機14の回生トルク制御が行われる。これにより補助電源15に回生電力が供給されFC電圧が定常時の所定値に維持される。無電源区間4に進入する際の状態が回生ブレーキ中であれば走行状態切換え手段27がH側にあると共に、演算部31がブレーキトルク指令値B0に所定のブレーキトルク制限係数αを乗じて制御用ブレーキトルク指令値B1を出力する。この新たな制御用ブレーキトルク指令値B1が走行状態切換え手段27のH側を通じてFC電圧維持回生トルク指令ライン28に伝達され、主電動機14の回生トルク制御が行われる。   The regenerative torque command value for control T1 is transmitted to the FC voltage maintaining regenerative torque command line 28 when the running state switching means 27 indicates the power running or coasting on the L side, and the regenerative torque control of the main motor 14 is performed. Is done. As a result, regenerative power is supplied to the auxiliary power source 15 and the FC voltage is maintained at a predetermined value at the time of steady operation. If the state when entering the non-power supply section 4 is during regenerative braking, the traveling state switching means 27 is on the H side, and the arithmetic unit 31 performs control by multiplying the brake torque command value B0 by a predetermined brake torque limit coefficient α. Brake torque command value B1 is output. This new control brake torque command value B1 is transmitted to the FC voltage maintaining regenerative torque command line 28 through the H side of the traveling state switching means 27, and regenerative torque control of the main motor 14 is performed.

前記ブレーキトルク制限係数αは、制限係数発生部32から出力するようになっている。この制限係数発生部32は前記演算部30及び31とでブレーキ力制限手段を構成する。この制限係数発生部32のブラックボックス中に概略的に示すように、FC電圧に対する3つの参照値V1、V2、V3(V1<V2<V3)を設定している。このうち、V1はコンバータ電圧指令値(定常時のFC電圧)、V2は主電動機14のブレーキトルク制限開始電圧、V3は主電動機14のブレーキトルク制限最大電圧としている。FC電圧は、交流架線3から給電を受けている通常運転時はコンバータ10のゲート制御により電圧指令値V1に維持されているが、高速度遮断器9a及び接触器9bが開路する無電源区間4への進入時から主電動機14からの回生電力が交流架線3に回生されなくなることからV1から徐々に上昇する。この電圧変化状況が図5の「FC電圧」に示されている。   The brake torque limit coefficient α is output from the limit coefficient generating unit 32. The limiting coefficient generating unit 32 constitutes a braking force limiting unit with the calculation units 30 and 31. As schematically shown in the black box of the limiting coefficient generator 32, three reference values V1, V2, and V3 (V1 <V2 <V3) for the FC voltage are set. Among these, V1 is a converter voltage command value (FC voltage in a steady state), V2 is a brake torque limit start voltage of the main motor 14, and V3 is a brake torque limit maximum voltage of the main motor 14. The FC voltage is maintained at the voltage command value V1 by the gate control of the converter 10 during normal operation receiving power from the AC overhead line 3, but the non-power source section 4 in which the high-speed circuit breaker 9a and the contactor 9b are opened. Since the regenerative electric power from the main motor 14 is not regenerated on the AC overhead wire 3 from the time of entering the vehicle, it gradually rises from V1. This voltage change state is shown in “FC voltage” of FIG.

FC電圧がV1からV2の間ではブレーキトルク制限係数αを「1」とし、V1を超えた領域すなわちV2からV3へ上昇間では「1」から「0」に向け連続的に小さくなる傾斜特性(負の変化特性)にしている。このような特性のブレーキトルク制限係数αの特にV2からV3間の負の変化特性により、無電源区間4の走行中の回生トルクは、補助電源15の現在の消費電力に相当する回生電力がFC電圧を維持する状態でバランスする。このバランスは、FC電圧がV2を超えて上昇すると制限係数αが「1」から「0」方向に変化し制御用回生トルク指令値T1(または制御用ブレーキトルク指令値B1)が低下し、その結果として主電動機14へのブレーキトルク指令が低下し回生電力が低下してFC電圧の上昇を抑えるという制御が、補助電源15の消費電力の変化に応じて行われるからである。   The brake torque limiting coefficient α is set to “1” when the FC voltage is between V1 and V2, and the slope characteristic (S1) decreases continuously from “1” to “0” while increasing from V2 to V3. Negative change characteristics). Due to the characteristic of the brake torque limiting coefficient α having such a characteristic, particularly the negative change characteristic between V2 and V3, the regenerative torque during traveling in the non-power-supply section 4 is the regenerative power corresponding to the current power consumption of the auxiliary power supply 15 is FC. Balance while maintaining voltage. When the FC voltage increases beyond V2, the balance coefficient α changes from “1” to “0” and the control regenerative torque command value T1 (or control brake torque command value B1) decreases. As a result, the control that the brake torque command to the main motor 14 is reduced and the regenerative power is reduced to suppress the increase of the FC voltage is performed according to the change in the power consumption of the auxiliary power supply 15.

この実施例では、無電源区間走行中の回生トルク指令値を補助電源15の出力電力最大値Pmと主電動機14の回転速度nとから演算して得る構成であるため、無電源区間では、回生電力によって車両に作用するブレーキ力が補助電源15の出力電力最大値Pm相当を超えることのないように抑えられ、車両を無用に減速させずに済み、且つ、車両に与えるショックも緩和できる。また、ブレーキトルク制限係数αを得る上記参照電圧V1〜V3をV1<V2<V3の関係にしていることにより、無電源区間以外の走行中である定常時はαが「1」のため、ブレーキトルクは何ら制限を受けずに通常のブレーキ制御が可能である。なお、図4に切換え手段21、22、27をスイッチ記号で示したのは説明の便宜のためである。   In this embodiment, since the regenerative torque command value during traveling in the non-power source section is calculated from the output power maximum value Pm of the auxiliary power source 15 and the rotation speed n of the main motor 14, the regenerative torque command value is calculated in the non-power source section. The braking force applied to the vehicle by the electric power is suppressed so as not to exceed the output power maximum value Pm equivalent to the auxiliary power supply 15, the vehicle is not decelerated unnecessarily, and the shock applied to the vehicle can be reduced. In addition, since the reference voltages V1 to V3 for obtaining the brake torque limiting coefficient α are in a relationship of V1 <V2 <V3, α is “1” during steady state other than the non-power supply section, so that the brake Normal braking control is possible without any limitation on the torque. In FIG. 4, the switching means 21, 22, and 27 are indicated by switch symbols for convenience of explanation.

前記説明で使用した図5は、車両1が惰行中に無電源区間4に進入しこれを通過するまでの各部及び各信号の変化状況を示したものであるが、無電源区間4に力行中に進入した場合の状況を図6に、及び回生ブレーキ中に進入した場合の状況を図7に夫々示している。これら図5〜図7によれば、制御用回生トルク指令値T1及び制御用ブレーキトルク指令値B1に上記説明の通りの相違があることが視覚的に認めることできる。   FIG. 5 used in the above description shows the change state of each part and each signal until the vehicle 1 enters the no-power supply section 4 during the coasting and passes through the no-power-supply section 4. FIG. 6 shows the situation when entering the vehicle, and FIG. 7 shows the situation when entering during regenerative braking. 5 to 7, it can be visually recognized that there is a difference as described above between the control regenerative torque command value T1 and the control brake torque command value B1.

次にこの発明の第2実施例について図8を参照して説明する。なお、図3と同一部分に同一符号を付すことによって、異なる部分のみ説明する。前記一台のインバータ13に代えて複数台例えば4台のインバータ33a、33b、33c、33dを一台のコンバータ11から直流電力を並列に受けるように設け、各インバータ33a、33b、33c、33dに主電動機24a、24b、24c、24dを一定個数例えば一台ずつ接続する構成にしている。図8では図示を省略しているが、図3に示したと同様の運転モード制御装置18を備えている。この第2実施例では運転モード制御装置18は、無電源区間走行中はこれら4台のインバータのいずれか1台のみを回生モードで運転し、更に異なる無電源区間を通過するごとに異なるインバータを回生モード運転するようにインバータを切換えるように構成している。   Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In addition, only a different part is demonstrated by attaching | subjecting the same code | symbol to the same part as FIG. Instead of the one inverter 13, a plurality of inverters 33a, 33b, 33c, 33d, for example, are provided to receive DC power from one converter 11 in parallel, and each inverter 33a, 33b, 33c, 33d The main motors 24a, 24b, 24c, and 24d are connected to each other at a fixed number, for example, one by one. Although not shown in FIG. 8, an operation mode control device 18 similar to that shown in FIG. 3 is provided. In this second embodiment, the operation mode control device 18 operates only one of these four inverters in the regenerative mode during traveling in the non-power source section, and further changes a different inverter every time it passes through a different non-power source section. The inverter is switched to operate in the regenerative mode.

この第2実施例によれば、無電源区間の走行中は、コンバータ11に接続された複数台のインバータ33a、33b、33c、33d中の一台のみを回生運転するので、複数台同時運転のときに必要とされるインバータ間の同調制御などの複雑な回路が不要になる。また、異なる無電源区間に異なるインバータが割り当てられるので負担が分散され、素子寿命の協調を図ることができる。   According to the second embodiment, only one of the plurality of inverters 33a, 33b, 33c, and 33d connected to the converter 11 is regeneratively operated during traveling in the non-power source section. Complicated circuits such as tuning control between inverters, which are sometimes required, become unnecessary. Further, since different inverters are assigned to different non-power supply sections, the burden is distributed, and the device lifetime can be coordinated.

図面中、1は車両、3は交流架線、4は無電源区間、7は無電源区間検出装置、8は主変圧器、9aは高速度遮断器、10はコンバータ、13はインバータ、14は主電動機、15は補助電源、17は補助機器、18は運転モード制御装置、24は主電動機トルク制御部、25は力行トルク指令発生部、26はブレーキトルク指令発生部、29は電源確保用回生トルク演算部、32は制限係数発生部。   In the drawings, 1 is a vehicle, 3 is an AC overhead line, 4 is a non-power supply section, 7 is a non-power supply section detector, 8 is a main transformer, 9a is a high-speed circuit breaker, 10 is a converter, 13 is an inverter, and 14 is a main Electric motor, 15 auxiliary power supply, 17 auxiliary equipment, 18 operation mode control device, 24 main motor torque control unit, 25 power running torque command generation unit, 26 brake torque command generation unit, 29 regenerative torque for securing power Calculation unit 32 is a limiting coefficient generation unit.

Claims (7)

交流架線からの交流電力を直流電力に変換するコンバータと、このコンバータの出力側に入力側が接続されその直流電力を交流電力に変換する電圧及び周波数制御可能なインバータと、このインバータからの交流電力を受けて車両を牽引する主電動機と、車両内照明器具などの補助機器に電力を供給するために前記インバータの直流入力端子に接続された補助電源と、車両が交流架線の無電源区間を走行中であることを検出して無電源区間通過信号を出力する無電源区間検出装置と、車両が交流架線の無電源区間を走行中前記インバータを通じて回生電力を前記補助電源の入力電力とするために前記無電源区間検出装置による無電源区間の判定に基づき前記コンバータの運転を停止すると共に前記インバータの制御モードを確認する運転モード制御装置とからなり、前記運転モード制御装置は前記無電源区間通過信号がその区間への進入を示すときの制御モードの確認結果が力行中であれば回生モードに切り換え、惰行中であれば回生モードで起動し、回生中であればそのモードを維持するように前記インバータを制御することを特徴とする電気車の車両内電源確保制御装置。 A converter that converts AC power from an AC overhead line into DC power, an inverter that has an input connected to the output side of the converter, and that can control the voltage and frequency for converting the DC power into AC power, and AC power from the inverter The main motor that receives and pulls the vehicle, the auxiliary power source connected to the DC input terminal of the inverter to supply power to auxiliary equipment such as in-vehicle lighting equipment, and the vehicle is traveling in the no-power section of the AC overhead wire A non-power-supply section detecting device that detects that the power-supply section passage signal is output, and the vehicle is traveling in a non-power-supply section of an AC overhead line so that regenerative power is input to the auxiliary power through the inverter. operation mode to check the control mode of the inverter stops the operation of said converter based on a determination of no power supply section according to no-power period detector Consists of a control unit, wherein the operation mode control unit switching the control mode of the confirmation result regenerative mode if the power running when indicating the entry into the no-power interval passage signal that section, regenerated if during coasting An in-vehicle power supply securing control device for an electric vehicle , wherein the inverter is controlled so as to start in a mode and maintain the mode during regeneration . 前記無電源区間の始端側及び終端側に夫々始端用非検出子及び終端用非検出子を設け、前記無電源区間検出装置は前記始端用非検出子及び終端用非検出子を検出することにより前記無電源区間通過信号を出力するようになっていることを特徴とする請求項1に記載の電気車の車両内電源確保制御装置。A non-detector for start and a non-detector for termination are provided on the start end and the end of the non-power supply section, respectively, and the non-power supply section detector detects the non-detector for start and the non-detector for end by detecting The in-vehicle power supply securing control device for an electric vehicle according to claim 1, wherein the non-power supply section passage signal is output. 一台のコンバータから直流電力受けるようにインバータが複数台備えられ、これら各インバータに少なくとも一台の主電動機が接続され、一台の補助電源が前記複数台のインバータの直流入力端子に共通に接続され、無電源区間走行中は前記運転モード制御装置が前記複数台のインバータのうち一台のインバータを回生モード運転することを特徴とする請求項1または2に記載の電気車の車両内電源確保制御装置。 A plurality of inverters are provided to receive DC power from one converter, and at least one main motor is connected to each inverter, and one auxiliary power supply is commonly connected to DC input terminals of the plurality of inverters. The in- vehicle power supply for the electric vehicle according to claim 1, wherein the operation mode control device operates one of the plurality of inverters in a regenerative mode during traveling in a non-power source section. Control device. 前記運転モード制御装置は、異なる無電源区間を通過するごとに異なるインバータを回生モード運転するようにインバータを切換えることを特徴とする請求項3に記載の電気車の車両内電源確保制御装置。 The in-vehicle power supply securing control device for an electric vehicle according to claim 3, wherein the operation mode control device switches the inverter so that a different inverter is operated in a regenerative mode every time a different non-power supply section is passed . 前記運転モード制御装置は、無電源区間の走行中における回生トルクをインバータの直流入力端子に出力された電圧の変化に応じて調整するブレーキ力制限手段を備えていることを特徴とする請求項1ないし4の何れかひとつに記載の電気車の車両内電源確保制御装置。 The said operation mode control apparatus is equipped with the brake force restriction | limiting means which adjusts the regenerative torque during driving | running | working of a non-power-supply area according to the change of the voltage output to the DC input terminal of an inverter. 5. The in-vehicle power supply securing control device for an electric vehicle according to any one of 4 to 4 . 前記ブレーキ力制限手段はブレーキノッチ位置に応じたブレーキトルク指令値を出力するブレーキトルク指令発生部と回生トルク指令値を出力する電源確保用回生トルク演算部を備え、並びに、前記運転モード制御装置は前記ブレーキトルク指令値及び回生トルク指令値にブレーキトルク制限係数を乗じて制御用回生トルク指令値及び制御用ブレーキトルク指令値に変換するための制限係数発生部を備え、前記ブレーキトルク制限係数にはインバータ入力側直流電圧(FC電圧)がコンバータ電圧指令値V1を超える領域で負の変化特性をもつように設定されていることを特徴とする請求項5に記載の電気車の車両内電源確保制御装置。 The brake force limiting means includes a brake torque command generating unit that outputs a brake torque command value corresponding to a brake notch position, and a regenerative torque calculating unit for securing a power source that outputs a regenerative torque command value, and the operation mode control device includes: The brake torque command value and the regenerative torque command value are multiplied by a brake torque limit coefficient to provide a limit coefficient generating unit for converting to a control regenerative torque command value and a control brake torque command value. 6. The in-vehicle power supply securing control for an electric vehicle according to claim 5, wherein the inverter input side DC voltage (FC voltage) is set to have a negative change characteristic in a region exceeding the converter voltage command value V1. apparatus. 前記無電源区間への進入時に力行トルク指令発生部から出力される力行トルク指令値は、補助電源の出力電力最大値と主電動機の回転速度から求められた値であることを特徴とする請求項6に記載の電気車の車両内電源確保制御装置。 The power running torque command value output from the power running torque command generator when entering the non-power supply section is a value obtained from the maximum output power value of the auxiliary power source and the rotation speed of the main motor. 6. An in- vehicle power supply securing control device for an electric vehicle according to 6 .
JP2009064488A 2009-03-17 2009-03-17 In-vehicle power supply securing control device for electric vehicles Active JP5361475B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009064488A JP5361475B2 (en) 2009-03-17 2009-03-17 In-vehicle power supply securing control device for electric vehicles

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009064488A JP5361475B2 (en) 2009-03-17 2009-03-17 In-vehicle power supply securing control device for electric vehicles

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2010220399A JP2010220399A (en) 2010-09-30
JP5361475B2 true JP5361475B2 (en) 2013-12-04

Family

ID=42978620

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009064488A Active JP5361475B2 (en) 2009-03-17 2009-03-17 In-vehicle power supply securing control device for electric vehicles

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5361475B2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108349397B (en) * 2015-10-01 2021-03-30 株式会社东芝 Power conversion device for railway vehicle
WO2024009361A1 (en) * 2022-07-04 2024-01-11 三菱電機株式会社 Power conversion device for railroad car

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62135203A (en) * 1985-12-06 1987-06-18 Hitachi Ltd Braking method for ac electric railway car
JP2821159B2 (en) * 1989-02-20 1998-11-05 株式会社日立製作所 Electric car control device
JPH10229602A (en) * 1997-02-17 1998-08-25 Hitachi Ltd Power conversion device for railcar
JPH11150801A (en) * 1997-11-12 1999-06-02 Railway Technical Res Inst Main circuit equipment for electric railcar
JP4304827B2 (en) * 2000-05-09 2009-07-29 株式会社明電舎 Power supply facilities and electric vehicles
JP3830883B2 (en) * 2002-09-17 2006-10-11 三菱電機株式会社 Power failure detection circuit for auxiliary power supply of PWM converter type
JP4738080B2 (en) * 2005-07-20 2011-08-03 株式会社東芝 Railway vehicle drive control device
EP2090456B1 (en) * 2006-12-05 2016-03-09 Mitsubishi Electric Corporation Electric car control apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
JP2010220399A (en) 2010-09-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103158566B (en) Alternating current transmission system
AU2012385647B2 (en) Device and method for controlling propulsion of electric vehicle
US7451842B2 (en) Control system for electric motor car
JP5558022B2 (en) Electric vehicle storage control device and storage control method
JP5295470B1 (en) Electric vehicle propulsion control device and control method thereof
JP5918788B2 (en) Railway vehicle drive system and train system equipped with the same
JP5161816B2 (en) Railway vehicle system
AU2018202102B2 (en) Systems and methods for generating power in a vehicle
CA2592250C (en) Controller for variable speed alternating current motor
JP2009072003A5 (en)
JP2009072003A (en) Electric railroad system
EP2883740B1 (en) Propulsion control device of engine hybrid railroad vehicle
JP5902534B2 (en) Railway vehicle drive system
JP5578972B2 (en) AC train converter controller
CN110834550A (en) Vehicle AC transmission system
JP5361475B2 (en) In-vehicle power supply securing control device for electric vehicles
JP5777669B2 (en) Electric vehicle control device
KR101606271B1 (en) Driving apparatus for rail car
JP4304827B2 (en) Power supply facilities and electric vehicles
JP3972322B2 (en) Electric vehicle control device
JPWO2018229863A1 (en) Railway vehicle
JP2011142701A (en) Method and apparatus for controlling train set
JP2000134717A (en) Power plant for motor vehicle
KR20100020659A (en) Auxiliary power supply of magnetically levitated vehicle
JP2018050406A (en) Auxiliary power supply unit

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20110901

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20121128

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20121204

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20130204

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20130806

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20130903

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 5361475

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151